Capacidade de Carga de Sapatas: Aula 3 - Engenharia Civil

Fundações Aula 3 Capacidade de carga sapatas Faculdade de Engenharia Engenharia civil Capacidade de carga de fundação direta A capacidade de carga de um solo é a tensão que aplicada ao solo através de uma fundação direta causa sua ruptura Alcançada essa tensão a ruptura é caracterizada por recalques incessantes sem que haja aumento de tensão aplicada A tensão admissível σadm de um solo é obtida dividindose a capacidade de carga σr por um fator de segurança FS adequado a cada caso σadm FS 2 com resultados de prova de carga FS 3 utilizando fórmulas teóricas Ruptura geral areias compactas e argilas duras Terzaghi em 1943 propôs uma fórmula para a estimativa da capacidade de carga de um solo abordando os casos de sapata corrida e que depois foi adaptada para sapatas quadradas e circulares apoiadas à pequena profundidade abaixo da superfície do terreno σr c Sc Nc q Sq Nq 05 γ B Sγ Nγ c coesão de argilas Sc Sq Sγ fatores de forma Nc Nq Nγ fatores de carga para ruptura geral em função do ângulo de atrito ϕ q tensão efetiva na cota de apoio da fundação γz B menor lado da fundação em planta para sapata circular adotar diâmetro γ peso específico do solo dentro da zona de ruptura Ruptura geral areias compactas e argilas duras Fatores de forma Ruptura local areias fofas e argilas moles Para o caso de ruptura local fazse as seguintes correções σr c Sc Nc q Sq Nq 05 γ B Sγ Nγ Nc Nq Nγ fatores de carga para ruptura local em função do ângulo de atrito ϕ Ruptura intermediária areias medianamente compactas e argilas médias Para o caso de ruptura intermediária utilizar o valor médio do ângulo de atrito ϕ coesão c e fatores de forma N para situações de ruptura geral tan ϕ e ruptura local tan ϕ tan ϕ c c N conforme expressão a seguir tan ϕ tan ϕ c c N Exercício 1 Para o solo representado por sua envoltória de ensaios triaxiais rápidos calcular a capacidade de carga para uma sapata circular de 20 m de diâmetro apoiada a 20 m de profundidade O subsolo local é composto por argila siltosa média marromclara Teoria de Skempton Skempton analisou as teorias para cálculo de capacidade de carga das argilas a partir de inúmeros casos de ruptura de fundações propôs em 1951 a seguinte equação para o caso das argilas saturadas ϕ 0 resistência constante com a profundidade σr c Nc γ H c coesão da argila Nc coef capacidade de carga fHB H profundidade de embutimento da sapata em planta B menor dimensão da sapata Teoria de Skempton Valores de Nc em função da relação HB Sapatas corridas Nc 5 1 02 HB limitando Nc 75 para HB 25 Sapatas quadradas ou circulares Nc 6 1 02 HB limitando Nc 9 para HB 25 Sapatas retangulares Para HB 25 Nc 5 1 02 BL 1 02 HB Para HB 25 Nc 75 1 02 BL Exercício 2 Determinar a tensão admissível de uma argila muito rija com coesão de 150 kPa e peso específico igual a γ 15 kNm3 para uma sapata quadrada de lado igual a 15 m apoiada a 20 m de profundidade Comparar os resultados a partir do emprego da fórmula geral de Terzaghi e Skempton Influência do nível dágua A posição do nível dágua NA em relação à cota de apoio da fundação pode afetar os valores dos pesos específicos efetivos dos solos para os quais a capacidade de carga é calculada Caso A quando o nível dágua está situado acima da cota de apoio da fundação tem se que a tensão q é dada por q γnatH Hf γsub Hf Em que γnat peso específico do solo natural H altura entre a cota de apoio e a cota do terreno Hf altura entre a cota de apoio e a cota do nível dágua γsub peso específico submerso γsub γsat γw γw peso específico da água Influência do nível dágua Caso B quando o nível dágua coincide com a cota de apoio da fundação temse que a tensão q é dada por q γsat H Em que γsat peso específico do solo saturado H altura entre a cota de apoio e a cota do terreno Influência do nível dágua Caso C quando o nível dágua está situado abaixo da cota de apoio da fundação devese corrigir o peso específico do terceiro termo Situação 1 Hf B γc γnat Hf γsub B Hf Situação 2 Hf B γc γnat não sofre correção Em que γc peso específico do solo corrigido A fórmula geral de Terzaghi é então reescrita σr c Sc Nc q Sq Nq 05 γc B Sγ Nγ Exercício 3 Calcular a tensão admissível para uma sapata quadrada de lado B igual a 30 m apoiada a 20 m de profundidade e nível dágua a 35 m sobre uma camada homogênea de areia média compacta conforme figura abaixo Para tanto utilize o método de Terzaghi Referências bibliográficas ALBUQUERQUE P J R GARCIA J R Engenharia de Fundações 1º ed Rio de Janeiro LTC 2020 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT NBR 6118 Projeto de estruturas de concreto Procedimento Rio de Janeiro ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT NBR 6122 Projeto e execução de fundações Rio de Janeiro CINTRA J C A AOKI N ALBIERTO J H Fundações diretas Projeto geotécnico 1 ed São Paulo Oficina de Textos 2016 VELLOSO D A LOPES F R Fundações Critérios de projeto investigação do subsolo e fundações superficiais 2 ed São Paulo Oficina de Textos 2015 VELLOSO D A LOPES F R Fundações profundas 1 ed São Paulo Oficina de Textos 2014